分析地磅使用数字传感器的优势与不足

地磅是一种常见的计量称重设备，其具有称重迅速、准确度高、显示直观、功能齐全等特点，适用于工业、商业、建筑、包储、货站、集贸市场等行业的计量活动，是一种比较理想的计量器具。产品组成主要由称台、称重传感器及 数据线、接线盒、称重显示器等部分组成。

工作原理是：被计量测试物的 质量垂直作用在地磅的称台上，地磅的称台将被测物质量传递给传感器，使传感器的弹性体产生变形，进而使传感器贴于弹性体上 并组成惠斯特电桥应变片的阻值发生变化，电桥 平衡被打破，输出一个与被测量大小成线性关系 的电压信号（这就是模拟称重传感器的工作原 理），由于每个传感器的灵敏度不尽相同，故在同一被测量物的作用下每个传感器的电压输出略有 差别，影响称量的一致性，因此需要在系统中接 人一个接线盒，把每个传感器的输出信号调成一 致，从接线盒输出的电压信号接人称重显示器， 经称重显示器处理后，以数字形式显示出计量结 果。早在上个世纪的八十年代，人们在传感器对 的壳内内置了放大与A/D转换电路，即模拟传感 器使用数字变送，这就构成了第一代的数字式称 重传感器，克服了模拟称重传感器的信号小、传 输距离短、抗干扰能力差、防作弊能力差等缺点。 与模拟称重传感器相比，一代数字传感器由于 传感器的更项指标受本身的制造、补偿和调整工 艺所决定，所以没有突破原有功能。目前，一 代的数字传感器使用比较普遍。但是第二代数字 称重传感器输出的信号为数字信号，它是在模拟 称重传感器内部安装有放大滤波、A/D转换、微处 理芯片和温度敏感元件等组成的数字处理电路， 利用微处理芯片已存人的程序软件，实施各项数字补偿工艺，进行综合性能测试和检定，使其输出的数字信号符合技术要求，最后采用电子束焊 和激光焊进行密封。这就是数字称重传感器的结 构与原理。由于数字式的传感器系统是在传统模 拟传感器基础上，综合现代微电子技术、微型计 算机技术而发展起来的一种新型电子称重技术， 它具有以下优势：

1、数字称重传感器采用集成化A/D转换 电路、数字化信号传输和数字滤波技术使传感器 的信号传输距离较远，抗干扰能力强。由于数字 式称重传感器内模拟信号输出距离极短，同时传 感器外壳本身又是一个良好的屏蔽罩，仅这两个 特点就决定了其抗干扰能力的优势，在很大程度 上提高了传感器的稳定性。

2、保密性好，具有防作弊功能。其防作 弊功能能有效防止遥控作弊，一旦发现就会采取 出错报警，有力保障数据的安全性与准确性。使 用模拟传感器的电子汽车衡被安装作弊器的情况 比较普遍，因此带来的经济损失是一个很大的数 目；作弊器本身体积小并且安装简单，因此其隐 秘性很高，不易被发现，给计量数据的准确性、 安全性造成了极大的隐患。

3、由于数字式传感器具有自动采集预处 理、存贮和记忆功能，并具有唯一标记，多个传 感器并联组秤后，可分别检查每个传感器的状态， 便于故障诊断。在检定校准过程中，可在显示仪 表上调整各角误差，利用数字系统实施“自校 准”，智能仪表还可以通过网络进行调试。首秦公 司现在使用的数字式传感器为公司生产的 YCCA- H -D型，单只传感器承载量为50000kg。 最初，首秦公司的地磅及轨道衡所使用的均为 模拟式传感器，设备工作状态不稳定，每次出现 问题很难判断是哪一只传感器有问题，只能通过 打开接线盒检查每一根传感器的信号情况，用排 除法逐个进行检查，花费很长时间才能找到有问 题的传感器。问题解决后还要联系质监局的检定 人员进行检定，检定费用从正常的一年两次也变 为多次，人力、物力、财力都造成了很大的浪费， 最重要的是给公司的正常生产带来了负面影响。 自从进行了数字化的改造以后，以前出现过的诸 多问题都已经解决，设备状态良好，运行比较稳 定，即使在二期工程投产后，公司每日的进料量 比以前增加了1倍的情况下，数字式传感器的 状态仍非常稳定，没有出现过任何问题，充分证 明了数字式传感器的优越性能及其在实际生产中 起到的重要作用。

4、增加了传感器软件智能化补偿，叫做 数字式智能化称重传感器。通过数字补偿电路和 工艺，可以进行线性、滞后、蠕变等补偿，内装 温度传感器，通过补偿软件可进行实时温度补偿， 地址可调，便于应用与互换，诊断与校正。然而， 严格意义上讲，数字式传感器的智能化不仅仅是 反映在传感器本身的智能化补偿与校正上，更重 要的是要实现应用的智能化。

5、系统整体成本低。数字传感器虽然增 加了电路板，但在应用中减少了调试及应用成本 （如调试角差方便），能够进行免标定，更换传感 器不需重新标定，而且数字传感器的自诊断、不 间断工作等功能提高了系统可靠性，降低了停机 时间。因此系统总体成本是比模拟传感器系统要 降低的。

6、维护方便。数字传感器使用军标的航 空插头，不但保证了 IP68的防护等级，而且使得 传感器与电缆线成为两个独立的器件，更换传感 器或电缆更方便，不用穿电缆线。由于传输的是 数字信号，电缆线的长度可根据需要改变，不会 影响测量精度。数字传感器更换时只需将相关参 数输人新传感器，无需进行系统的重新标定。

7、不间断工作。数字称重系统能保障生 产的连续性，仪表不但时刻监测着各个数字传感 器的工作状况，而且在发现某个传感器故障时， 可以自动启动不间断工作方式，仍然能保障一定 时间一定精度下的称重，不至于造成生产停机。 同时仪表会发出信号给用户，定位故障传感器要 求更换。

数字称重传感器的不足之处如下：

⑴由于在传感器内部增加了数字处理电路和 温度传感器等，使其内部的电子元件增加，焊点 也自然增加，而称重传感器的平均无故障时间与 其含有的电子元件和焊点的数量成反比，因此稳定性和可靠性必然有所下降，传感器的寿命缩短。

⑵将数字电路置于称重传感器内部，降低了 防爆等级。

尽管数字称重传感器还存在一些不足之处， 但是随着我国科学技术水平的不断发展提高，称 重传感器生产制造工艺的不断创新与完善，就像 电子秤必将取代机械秤一样，数字称重传感器必 将取代模拟称重传感器。数字式称重传感器大大 提升了电子汽车衡的性能指标，也给衡器技术注 入了新的生命力。在衡器技术的数字化、智能化、 网络信息化的发展进程中必定会发挥至关重要的 作用。